UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO
EMANOELI MADALOSSO
SISTEMA AUTOMATIZADO PARA IRRIGAÇÃO DE ESTUFAS
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
PATO BRANCO
2014
EMANOELI MADALOSSO
SISTEMA AUTOMATIZADO PARA IRRIGAÇÃO DE ESTUFAS
Trabalho de Conclusão de Curso de graduação,
apresentado à disciplina de Trabalho de
Conclusão de Curso 2, do Curso Superior de
Engenharia de Computação do Departamento
Acadêmico de Informática – DAINF – da
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
– UTFPR, como requisito parcial para obtenção
do título de Engenheiro de Computação.
Orientadora: Profa. Kathya Silvia Collazos Linares
PATO BRANCO
2014
RESUMO
MADALOSSO, Emanoeli. Sistema automatizado para irrigação de estufas. 2014. 76 f.
Monografia de Trabalho de Conclusão de Curso – Engenharia de Computação, Universidade
Tecnológica Federal do Paraná. Pato Branco, 2014.
O interesse pela irrigação no Brasil emerge nas mais variadas condições de clima,
solo, cultura e sócio economia. Não existe um sistema de irrigação ideal, capaz de atender
satisfatoriamente a todas essas condições e aos interesses envolvidos. Entretanto, no caso da
irrigação de culturas em estufas, o sistema de micro aspersão tem tido bons resultados. Na
região sudoeste do Paraná agricultores utilizam a microaspersão de forma manual. Cada
estufa possui um sistema de microaspersão ligado a tubulações que se comunicam através de
registros a um sistema de bombeamento de água proveniente de um açude. A abertura e
fechamento dos registros para cada estufa é manual. Este processo consome água além do
necessário como também cria a necessidade da presença do agricultor para a manipulação dos
registros. A automatização de um processo pode envolver mecanismos dos mais simples aos
mais complexos, sendo isto possível pelo desenvolvimento de dispositivos mecânicos e
eletro-eletrônicos que permitem o acionamento sem intervenção humana, por exemplo, a
ativação e/ou desativação de um processo. Este trabalho apresenta a construção de um
protótipo para irrigar estufas que utilizam microaspersão. O protótipo utiliza sensores de
umidade, válvulas solenoides, um microcontrolador e uma interface de rede. O sistema utiliza
um servidor gratuito para armazenar uma base dados contendo os valores de níveis adequados
de umidade para diferentes culturas. A determinação destes níveis de umidade foi feita de
forma experimental junto a um agricultor. Também foi desenvolvido um site onde o
agricultor/usuário pode realizar cadastros e acompanhar informações do sistema.
Palavras-chave: Irrigação. Automatização. Microcontrolador.
ABSTRACT
MADALOSSO, Emanoeli. Automated system for irrigation of greenhouses. 2014. 76 f.
Monograph of Completion of Course Work – Computer Engineering, Federal Technological
University of Paraná. Pato Branco, 2014.
The interest in irrigation in Brazil emerge under different conditions of climate, soil,
culture and socioeconomics. There is no ideal irrigation system able to satisfactorily meet all
of these conditions and the interests involved. However, in the case of crop irrigation in
greenhouses, the microsprinkler system has had good results. In southwest region of Paraná,
farmers use microsprinklers manually. Each greenhouse has a micro sprinkler system
connected to pipes that communicate through a system of water valves to the pumping of
water from a dam. The opening and closing of valves for each greenhouse is manual. This
process consumes water than necessary but also creates the need for the presence of the
farmer for manipulation of valves. The automation of a process may involve mechanisms
from simple to more complexes, this being possible by the development of mechanical
devices and electronics that allow the drive without human intervention, i.e., activation and/or
deactivation of a process. This paper presents the construction of a prototype to irrigate
greenhouses that use microsprinklers. The prototype uses moisture sensors, solenoid valves, a
microcontroller and a network interface. The system uses a free server to store a database
containing appropriate amounts of moisture levels for different crops. The determination of
these moisture levels was done experimentally with a farmer. Was also developed a site where
the farmer/user can track records and verify system information.
Palavras-chave: Irrigation. Automation. Microcontroller.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Irrigação por superfície. ............................................................................. 11
Figura 2 – Rede de gotejamento. ................................................................................ 12
Figura 3 – Sistema de subirrigação............................................................................. 13
Figura 4 – Exemplo de aspersor com dois jatos (torniquete). .................................... 14
Figura 5 – Irrigação por pivô central. ......................................................................... 15
Figura 6 – Microaspersores. ....................................................................................... 16
Figura 7 – Estufa irrigada por microaspersores. ......................................................... 17
Figura 8 – Tensiômetro. ............................................................................................. 18
Figura 9 – Funcionamento de um sensor Irrigas. ....................................................... 19
Figura 10 – Sensor baseado no método de blocos de resistência elétrica. ................. 20
Figura 11 – Esquema construtivo de um sensor capacitivo para umidade do solo. ... 22
Figura 12 – Exemplo de bobina solenoide. ................................................................ 23
Figura 13 – Válvula solenoide. ................................................................................... 23
Figura 14 – Diagrama de blocos de um microcontrolador. ........................................ 24
Figura 15 – Diagrama de blocos de sistema em malha aberta.................................... 25
Figura 16 – Diagrama de blocos de sistema em malha fechada. ................................ 25
Figura 17 – Estrutura típica de uma plantação com estufas. ...................................... 28
Figura 18 – Diagrama de blocos do sistema autônomo de irrigação. ......................... 29
Figura 19 – Esquema de montagem do protótipo. ...................................................... 30
Figura 20 - Circuito de acionamento para válvulas solenoides. ................................. 31
Figura 21 – Esquema de montagem dos componentes do sistema. ............................ 33
Figura 22 - StellarisLaunchPad. ................................................................................. 35
Figura 23 - Válvula solenoide 12v. ............................................................................ 36
Figura 24 - Sensor Grove SEN92355P. ...................................................................... 37
Figura 25 – Interface de rede. ..................................................................................... 38
Figura 26 - Esquema para coleta de amostras de umidade. ........................................ 40
Figura 27 - Diagrama Entidade-Relacionamento. ...................................................... 41
Figura 28 - Passagem de variáveis por parâmetro em url........................................... 42
Figura 29 – Recuperação de variáveis. ....................................................................... 42
Figura 30 – Tratamento de variáveis. ......................................................................... 42
Figura 31 – Resposta da página. ................................................................................. 43
Figura 32 – Inicialização da interface de rede. ........................................................... 43
Figura 33 – Acesso ao servidor. ................................................................................. 44
Figura 34 - Página inicial do sistema. ........................................................................ 44
Figura 35 - Página de acesso do administrador. ......................................................... 45
Figura 36 – Página de acesso do usuário. ................................................................... 45
Figura 37 - Protótipo. ................................................................................................. 49
Figura 38 - Cadastro de usuário. ................................................................................. 50
Figura 39 - Cadastro de estufas e sensores. ................................................................ 50
Figura 40 - Cadastro de cultura. ................................................................................. 51
Figura 41 - Cadastro de plantio. ................................................................................. 51
Figura 42 - Informações do sistema. .......................................................................... 52
Figura 43 - Diagrama de casos de uso para o sistema. ............................................... 68
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Ligação entre o microcontrlador e os sensores. ....................................... 30
Quadro 2 - Ligação entre o microcontrolador e as válvulas. ...................................... 32
Quadro 3 - Ligação entre o microcontrolador e a interface de rede. .......................... 32
Quadro 4 - Requisito funcional F1. ............................................................................ 60
Quadro 5 - Requisito funcional F2. ............................................................................ 60
Quadro 6 - Requisito funcional F3. ............................................................................ 61
Quadro 7 - Requisito funcional F4. ............................................................................ 61
Quadro 8 - Requisito funcional F5. ............................................................................ 61
Quadro 9 - Requisito funcional F6. ............................................................................ 62
Quadro 10 - Requisito funcional F7. .......................................................................... 62
Quadro 11 - Requisito funcional F8. .......................................................................... 62
Quadro 12 - Requisito funcional F9. .......................................................................... 62
Quadro 13 - Requisito funcional F10. ........................................................................ 62
Quadro 14 - Requisito funcional F11. ........................................................................ 62
Quadro 15 - Requisito funcional F12. ........................................................................ 63
Quadro 16 - Requisito funcional F13. ........................................................................ 63
Quadro 17 - Requisito funcional F14. ........................................................................ 63
Quadro 18 - Requisito funcional F15. ........................................................................ 63
Quadro 19 - Requisito funcional F16. ........................................................................ 64
Quadro 20 - Casos de uso. .......................................................................................... 64
Quadro 21 - Casos de uso cadastrar usuário. .............................................................. 69
Quadro 22 - Casos de uso login. ................................................................................. 69
Quadro 23- Casos de uso cadastrar estufas e sensores. .............................................. 70
Quadro 24 - Casos de uso cadastrar cultura (administrador)...................................... 70
Quadro 25 - Casos de uso cadastrar cultura (usuário). ............................................... 70
Quadro 26 - Ver culturas cadastradas. ........................................................................ 71
Quadro 27 - Casos de uso cadastrar plantio. .............................................................. 71
Quadro 28 - Casos de uso ver plantios cadastrados.................................................... 72
Quadro 29 - Casos de uso verificar informações. ....................................................... 72
Quadro 30 - Casos de uso trocar senha....................................................................... 72
Quadro 31 - Casos de uso recuperar senha. ................................................................ 73
Quadro 32 - Casos de uso desconectar. ...................................................................... 74
Quadro 33 - Casos de uso detectar umidade............................................................... 74
Quadro 34 - Casos de uso verificar umidade. ............................................................. 74
Quadro 35 - Casos de uso abrir válvula. ..................................................................... 75
Quadro 36 - Casos de uso fechar válvula. .................................................................. 75
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Especificações do sensor Grove SEN92355P. .......................................... 37
Tabela 2 – Dados referentes às culturas de alface, chicória, almeirão, rúcula, salsa. 39
Tabela 3 – Dados referentes à cultura da cebolinha. .................................................. 39
Tabela 4 - Medidas de umidade. ................................................................................. 40
Tabela 5 - Custos do projeto. ...................................................................................... 48
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 8
1.1 Justificativa ......................................................................................................... 8
1.2 Objetivos ............................................................................................................ 9
1.2.1 Objetivo geral .................................................................................................. 9
1.2.2 Objetivos específicos ...................................................................................... 9
1.3 Estrutura do documento .................................................................................... 10
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ....................................................................... 11
2.1 Métodos de irrigação ........................................................................................ 11
2.1.1 Irrigação por superfície ...................................................................................... 11
2.1.2 Gotejamento ...................................................................................................... 12
2.1.3 Subirrigaçao ....................................................................................................... 13
2.1.4 Aspersão ............................................................................................................ 14
2.1.5 Pivô central ........................................................................................................ 15
2.1.6 Microaspersão .................................................................................................... 16
2.2 Métodos para medição de umidade do solo.......................................................... 17
2.2.1 Tensiômetro ....................................................................................................... 17
2.2.2 Irrigas ................................................................................................................. 19
2.2.3 Método da condutividade térmica ..................................................................... 20
2.2.4 Blocos de resistência elétrica ............................................................................. 20
2.2.5 Sensor capacitivo ............................................................................................... 21
2.3 Dispositivos para acionamento e controle do sistema de irrigação .................. 22
2.3.1 Válvulas Solenoides ...................................................................................... 22
2.3.2 Microcontrolador ........................................................................................... 23
2.4 Trabalhos relacionados ..................................................................................... 25
3 METODOLOGIA .................................................................................................... 27
3.1 Funcionamento do processo de irrigação ............................................................. 27
3.2 Desenvolvimento do protótipo ............................................................................. 27
3.3 Descrição dos componentes de hardware .................................................. 33
3.3.1 Microcontrolador ............................................................................................... 34
3.3.2 Válvulas solenoides ........................................................................................... 35
3.3.3 Sensor de umidade de solo ................................................................................ 36
3.3.4 Interface de rede ................................................................................................ 37
3.4 Levantamento de base de dados referente à irrigação .......................................... 38
3.5 Construção do banco de dados ............................................................................. 40
3.6 Leitura e interpretação das informações de umidade ........................................... 41
3.7 Programação do Microcontrolador ....................................................................... 43
3.8 Desenvolvimento de site para utilização de usuários e administradores do sistema44
3.9 Descrição dos recursos de software ...................................................................... 46
3.9.1 Software para o microcontrolador ..................................................................... 46
3.9.2 Banco de dados .................................................................................................. 46
3.9.3 HTML e PHP ..................................................................................................... 47
3.10 Custos do projeto ................................................................................................ 47
4 PROCEDIMENTO DE TESTES E VERIFICAÇÃO ............................................. 49
5 CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS ......................................................... 54
5.1 Conclusões ............................................................................................................ 54
5.2 Trabalhos futuros .................................................................................................. 55
6 REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 56
Anexo A ...................................................................................................................... 60
1. Levantamento de requisitos .................................................................................... 60
2 Casos de uso ............................................................................................................ 64
8
1 INTRODUÇÃO
Este Capítulo apresenta a contextualização sobre o assunto deste trabalho bem como
seus objetivos.
1.1 Justificativa
A técnica de irrigação, utilizada na agricultura, tem como objetivo realizar o
fornecimento necessário de água para uma plantação, garantindo desta forma uma boa
produtividade. O desenvolvimento desta técnica acompanha o surgimento das antigas
civilizações e foi um marco importante na história da humanidade. Muitas das grandes
civilizações surgiram em regiões áridas onde a plantação só era possível com o uso da
irrigação, de outra forma a produção de alimentos não teria sido possível.
Pode-se entender como manejo, dentro da agricultura, as diversas atividades realizadas
durante o processo de cultivo de uma plantação, tais como: produção de mudas, controle de
pragas, adubação e irrigação, entre outras. O bom manejo da irrigação é fundamental, já que a
falta de água faz com que as plantas murchem ou sequem, assim como o excesso de água
também traz efeitos negativos, como o apodrecimento da planta. Percebe-se que em ambos os
casos os efeitos são prejudiciais, podendo ocasionar perdas na produtividade.
Atualmente no Brasil, mesmo representando pouco mais de 5% da área plantada,
cultivos irrigados produzem, aproximadamente, 16% do volume de alimentos e 35% do valor
de produção. Vale lembrar que o agronegócio é responsável por 33% do Produto Interno
Bruto (PIB) do Brasil, 42% das exportações totais e 37% dos empregos brasileiros (Ministério
da Integração Nacional, 2009). Tendo isto em vista, pode-se notar a importância da
agricultura irrigada e como esta pode ser melhorada fazendo o uso da tecnologia, que vem se
desenvolvendo cada vez mais e se fazendo presente em diversas áreas.
Mesmo com o processo de modernização da agricultura, muitos agricultores ainda
fazem a irrigação de forma manual, principalmente pequenos e médios agricultores. Estes
devem estar sempre atentos à suas plantações para o caso de existir necessidade de irrigá-las.
Além disso, válvulas e outros dispositivos que permitem o fluxo de água devem ser acionados
manualmente, permanecendo assim por um intervalo de tempo até que já tenha sido aplicada
água suficiente, então devem ser fechados. A realização manual deste tipo de trabalho
consome um tempo considerável a cada dia, sendo que este poderia ser aproveitado de melhor
9
maneira em outras atividades. O tempo gasto torna-se ainda maior tratando-se de plantações
em estufas, onde o agricultor conta com várias estufas, sendo que normalmente cada uma
delas possui um dispositivo próprio para fluxo de água. Deve-se também considerar que uma
ou mais estufas podem ser utilizadas para o cultivo de uma cultura específica, fazendo com
que estufas diferentes abriguem culturas diferentes e apresentem diferentes necessidades de
água. Devido a isso, notam-se os benefícios que seriam proporcionados pela utilização de
sistemas autônomos de irrigação.
Essas razões motivaram a fazer uso da tecnologia para desenvolver um sistema capaz
de realizar a irrigação de estufas de maneira autônoma, com mínima interferência humana. O
roteiro para tais propósitos começou com o uso de um microcontrolador para acionar válvulas
solenoides para o fornecimento de água, a informação da quantidade de água suficiente viria
de sensores de umidade do solo e a comunicação do sistema com o usuário através de uma
interface de rede a um servidor gratuito, o qual armazena a base de dados do sistema. O
usuário acessa a esta base de dados através de uma interface.
1.2 Objetivos
Nesta seção são apresentados os objetivos gerais e específicos deste trabalho.
1.2.1 Objetivo geral
Realizar a automatização do processo de irrigação de estufas, em sistema de malha
fechada, utilizando um microcontrolador e sensores de umidade de solo.
1.2.2 Objetivos específicos
1. Estudar e analisar as formas de irrigação;
2. Estudar sensores e/ou transdutores de detecção de umidade do solo;
3. Estudar sistemas de acionamento e controle para irrigação;
4. Construir uma base de conhecimento sobre o processo de irrigação com dados obtidos in
loco, com o acompanhamento de um agricultor para determinar os níveis de umidade do
solo adequados para diferentes culturas;
5. Implementar um banco de dados para armazenar as informações obtidas no item anterior;
10
6. Estudar e implementar um software que permita a conexão do microcontrolador com a
Internet, por meio de uma interface de rede, para comunicação com o banco de dados;
7. Construir o protótipo do sistema, utilizando microcontrolador, interface de rede, sensores
e válvulas solenoides;
8. Desenvolver um site para acesso ao banco de dados que será utilizado por usuários e
administradores do sistema;
9. Testar e verificar o funcionamento do protótipo.
1.3 Estrutura do documento
A estrutura do presente trabalho divide-se da seguinte forma:
O Capítulo 1 contém a Introdução, no qual é apresentada a motivação do trabalho e
uma visão geral do conteúdo da proposta.
O Capítulo 2 trata da Fundamentação teórica envolvendo os métodos de irrigação, de
medição de umidade do solo, os dispositivos de acionamento e controle de irrigação e
alguns trabalhos relacionados.
O Capítulo 3 refere-se à metodologia utilizada para a construção do protótipo.
O Capítulo 4 refere-se aos procedimentos e testes de verificação.
O presente trabalho encerra-se com o Capítulo 5: Conclusões e Trabalhos Futuros
onde se apontam as contribuições realizadas, as questões que continuam em discussão e as
sugestões para outros trabalhos nessa área de conhecimento.
11
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Neste Capítulo são apresentados os métodos de irrigação mais utilizados atualmente:
irrigação por superfície, gotejamento, subirrigação, aspersão, pivô central e microaspersão; os
métodos para medição do teor de umidade do solo, tais como: tensiômetro, irrigas,
condutividade térmica, resistência elétrica e capacitância; os dispositivos para acionamento e
controle do sistema de irrigação e trabalhos relacionados.
2.1 Métodos de irrigação
O interesse pela irrigação, no Brasil, emerge nas mais variadas condições de clima,
solo, cultura e socioeconômica. Não existe um sistema de irrigação ideal, capaz de atender
satisfatoriamente a todas essas condições e aos interesses envolvidos. Em consequência, deve-
se selecionar o sistema de irrigação mais adequado para uma certa condição e para atender aos
objetivos desejados (ANDRADE, BRITO, 2006). Existem vários métodos de irrigação
utilizados, dos quais os principais serão abordados em sequência.
2.1.1 Irrigação por superfície
Neste método pode ser utilizado um pequeno dique para o armazenamento de água,
sendo que a partir deste, a água é direcionada para o campo plantado por meio de sulcos.
Conforme a água é distribuída pelos sulcos (esta distribuição por meio da gravidade) e alaga
os campos, vai se infiltrando no solo ficando ao alcance das raízes das plantas. A Figura 1
representa este tipo de sistema de irrigação.
Figura 1 - Irrigação por superfície.
Fonte: HOWSTUFFWORKS, 2013.
12
As principais vantagens do método de superfície são: a) - menor custo fixo e
operacional; b) - requer equipamentos simples; c) - não sofre efeito de vento; d) - menor
consumo de energia quando comparado com aspersão; e) - não interfere nos tratos culturais; f)
- permite a utilização de água com sólidos em suspensão. As principais limitações são: a) -
dependência de condições topográficas; b) - requer sistematização do terreno; c) - o
dimensionamento envolve ensaios de campo d) - o manejo das irrigações é mais complexo; e)
- requer frequentes reavaliações de campo para assegurar bom desempenho; f) - se mal
planejado e mal manejado, pode apresentar baixa eficiência de distribuição de água; g) -
desperta pequeno interesse comercial, em função de utilizar poucos equipamentos
(ANDRADE, BRITO, 2006).
2.1.2 Gotejamento
Neste método a água é levada através de tubos até a zona da raiz da planta, onde é
vagarosamente aplicada por meio de gotejadores. A Figura 2 representa uma rede de
gotejamento instalada na superfície do solo, mas também é possível instalá-la enterrada. Esta
técnica é usada majoritariamente em culturas perenes e em fruticultura, embora também seja
usada por produtores de hortaliças e flores, em especial para reduzir a necessidade de água,
comparado aos demais sistemas de irrigação (CARVALHO, ARAUJO, 2010).
Uma das principais vantagens deste tipo de irrigação é uma maior eficiência no uso da
água, podendo ser usado em locais que sofrem com sua escassez, além de ser eficiente mesmo
em locais com diferentes tipos de relevo. Já suas desvantagens são um maior custo de
implantação inicial, além de a possibilidade de entupimento dos gotejadores, pois estes são
dispositivos pequenos e podem ser obstruídos por impurezas contidas na água.
Figura 2 – Rede de gotejamento.
Fonte: BLOG DO MOISÉS, 2013.
13
2.1.3 Subirrigaçao
Neste sistema utiliza-se o lençol freático, que é mantido a certa profundidade, para
fornecer água à zona radicular das plantas, ou então pode-se utilizar uma bancada contendo
um depósito de solução nutritiva, sobre a qual as plantas ficam suspensas de modo que
somente suas raízes toquem a solução, como é o caso da hidroponia. A Figura 3 representa
este método.
Figura 3 – Sistema de subirrigação.
Fonte: O MUNDO DA HIDROPONIA, 2013.
No caso apresentado na Figura 3 ainda é utilizada uma bomba controlada por um
contador de tempo, que faz com que o depósito fique cheio pelo tempo necessário e depois
seja esvaziado.
As principais vantagens decorrentes da adoção da subirrigação são: a) capacidade de
irrigar solos apresentando elevada taxa de infiltração; b) capacidade de irrigar solos
apresentando reduzida capacidade de retenção de água; c) inexpressiva exigência de mão de
obra; d) não interferência com práticas culturais e fitossanitárias; e e) redução da quantidade
de água e energia requeridas. Como desvantagens do sistema, destacam-se: a) exigência de
condições naturais, nem sempre disponíveis, principalmente a presença do lençol freático a
uma pequena profundidade do solo; b) topografia favorável; c) inadequação para algumas
culturas; e d) ocorrência de solos e água sem riscos de salinização (AGÊNCIA DE
INFORMAÇÃO EMBRAPA, 2012).
14
2.1.4 Aspersão
O sistema de irrigação por aspersão é uma técnica que visa suprir a demanda hídrica
da cultura pelo fracionamento de um jato de água em gotas lançadas sobre a superfície do
terreno, simulando uma chuva intensa e uniforme (SILVA et.al, 2012). Os principais
componentes deste tipo de sistema de irrigação são os aspersores. A água que vem sob
pressão, por meio da tubulação, é lançada em jatos através dos orifícios do aspersor. Existem
diferentes tipos de aspersores, sendo que dentre eles o tipo mais usado é o rotativo. Estes
ainda podem ser classificados em função do princípio do movimento de rotação, que pode ser
por processo de torniquete (são lançados dois jatos de água, em sentidos opostos e com
diferentes intensidades, provocando assim o movimento de rotação) ou por processo de
percussão (baseia-se na força produzida pelo choque entre uma alavanca balanceada, que
oscila apoiada em um eixo vertical próprio impulsionada pelo jato d’água, e um batente
fundido no corpo do aspersor. A força dissipada neste batente faz então que o aspersor gire
em torno do próprio eixo vertical, caracterizando o movimento rotativo (WEBENSINO
UNICAMP, 2013)).
A Figura 4 mostra um aspersor por torniquete com seus dois jatos.
Figura 4 – Exemplo de aspersor com dois jatos (torniquete).
Fonte: PHOTOGENESIS, 2013.
A irrigação por aspersão tem como principais vantagens: a) a distribuição de água é
mais uniforme; b) não exige sistematização do terreno; c) por permitir irrigações frequentes
pode ser utilizado em solos com baixa retenção de água; d) permite a aplicação de fertilizantes
por meio da água. Suas principais desvantagens são: a) requer um investimento inicial alto; b)
15
pode ter sua uniformidade alterada em lugares propensos a ventos mais fortes; c) se a água
estiver sob baixa pressão o impacto das gotas pode prejudicar frutos novos e flores.
2.1.5 Pivô central
Consiste em uma tubulação com vários aspersores separados em intervalos regulares,
suspensa acima da cultura por meio de torres metálicas equipadas com rodas, permitindo que
o equipamento se movimente pelo terreno plantado. Na parte inferior de cada torre existe um
motor elétrico, que permite sua movimentação. Como todas as torres estão conectadas por
meio da tubulação, a movimentação da torre mais externa provoca o movimento da torre
subsequente e assim por diante até todas as torres estarem em movimento. A Figura 5 mostra
um sistema de pivô central.
Figura 5 – Irrigação por pivô central.
Fonte: UNESP, 2014.
Este método de irrigação tem como desvantagens seu grande consumo de energia,
altos custos para implantação e quanto a sua uniformidade. O pivô central é um equipamento
capaz de aplicar água com elevada uniformidade, mas em irrigações provenientes de
equipamentos mal dimensionados ou manejados apresentam, geralmente, grande
desuniformidade (RODRIGUES et.al, 2005).
16
2.1.6 Microaspersão
Nesta técnica utilizam-se aspersores de tamanho reduzido, como mostrado na Figura
6. Estes microaspersores podem ser fixados por meio de pequenos furos em canos de PVC
(Policloreto de Vinila) ou mesmo em tubos de polietileno (mangueiras), sendo que estes
podem estar rente ao chão ou suspensos, dependendo da cultura cultivada.
Como a intensidade de precipitação dos microaspersores diminui com o aumento da
distância a partir do emissor, é necessária a superposição das áreas molhadas, mantendo
assim, a distribuição uniforme da água. Sendo assim, geralmente usa-se um espaçamento
entre os emissores em torno de 50% do raio de alcance deste, permitindo que o jato do
microaspersor sobreponha o raio dos microaspersores vizinhos (WEBENSINO UNICAMP,
2013).
Figura 6 – Microaspersores.
Fonte: SIVEL, 2014.
Este método de irrigação é o método mais utilizado para a irrigação de estufas que é o
foco deste trabalho. A utilização da irrigação por microaspersão tem sido preferida pelos
agricultores em decorrência das suas vantagens em relação aos demais sistemas, apesar de o
seu custo de implantação ser maior inicialmente. Nesse sistema, além do aumento da
eficiência do uso da água, podem-se aplicar fertilizantes via água (fertirrigação) com baixos
custos operacional e de manutenção. Além disso, a irrigação localizada apresenta maior
eficiência relativa (85% a 95%), quando comparada com os demais métodos (EMBRAPA,
2011).
Neste método, uma mangueira pode ser posicionada ao longo da estufa, em sua parte
superior. Os microaspersores então são facilmente fixados em pequenos furos nesta
mangueira, de forma que possam fazer uma distribuição uniforme de água na estufa, como
mostra a Figura 7.
17
Figura 7 – Estufa irrigada por microaspersores.
Fonte: Autoria própria.
2.2 Métodos para medição de umidade do solo
Os métodos de medição da umidade do solo são classificados em diretos e indiretos.
No direto a água é extraída de uma amostra de solo e quantificada. No indireto utilizam-se
propriedades físicas (resistência elétrica, pressão, capacitância, reflexão de um pulso elétrico,
etc.) que variam com o conteúdo de água no solo (MENDES, 2006). Neste trabalho, são
mostrados alguns métodos indiretos para a medição da umidade do solo, já que métodos
diretos, que necessitam da extração de amostras de solo, não são adequados para um sistema
automatizado de irrigação.
2.2.1 Tensiômetro
O tensiômetro consiste em uma cápsula porosa geralmente de cerâmica ou porcelana,
conectada a um medidor de vácuo (que pode ser um vacuômetro metálico ou um manômetro
de mercúrio) através de um tubo plástico ou de outro material, tendo todas estas partes
preenchidas com água. A cápsula porosa é permeável à água e aos solutos na solução do solo,
sendo, entretanto, impermeável a gases e à matriz do solo, até determinado nível de tensão
(AZEVEDO, SILVA, 1999). A Figura 8 mostra a estrutura de um tensiômetro.
18
Figura 8 – Tensiômetro.
Fonte: (EMBRAPA, 2013).
O funcionamento de um tensiômetro se dá pela seguinte forma: enquanto o solo ao
redor do tensiômetro estiver úmido, nenhuma água passará pela cápsula e não haverá vácuo.
Caso contrário, se o solo estiver seco, a água sai do tensiômetro através da cápsula, gerando
um vácuo no interior do tubo. Este vácuo é equivalente à tensão de água no solo e sua
magnitude será indicada no manômetro conectado.
Em comparação com outros métodos de controle de irrigação, o tensiômetro tem como
vantagens: o conhecimento em tempo real da tensão de água no solo e, indiretamente, o teor
de água no solo; utilização do conceito de potencial, medindo diretamente a energia de
retenção de água pelo solo; facilidade de uso, desde que convenientemente instalado, mantido
e interpretado; e custo relativamente baixo e facilmente encontrado no comércio,
possibilitando maior aplicação por parte de agricultores irrigantes (AZEVEDO, SILVA,
1999). Sua principal limitação é necessitar frequentes manutenções, visto que acontece um
acúmulo de ar na cavidade da cápsula porosa, o que ocorre com velocidade crescente, sempre
que a tensão da água no solo supera 30 kPa (kilo Pascal). Por esta razão, o tensiômetro não é
um sensor adequado para a automatização de sistemas não assistidos (GIOVANI NEVES JR.,
2013).
19
2.2.2 Irrigas
O Irrigas, ou “Sistema gasoso de controle de irrigação”, patenteado pela Embrapa,
consiste em uma cápsula porosa (geralmente de cerâmica) conectada a uma pequena cuba de
leitura (por meio de um tubo flexível de plástico) e por um pequeno frasco de água. Quando o
solo está úmido, os poros da cápsula são preenchidos por água e esta se torna impermeável a
passagem de ar. Nesta situação pode-se dizer que o sensor encontra-se “fechado”. Assim, não
acontece passagem de ar para a cuba de medição, que ao ser submersa no frasco com água
não possibilita a entrada da mesma. Caso contrário, quando o solo estiver seco, a maior parte
de água que se encontrava nos poros da cápsula é transferida para o solo, tornando a cápsula
permeável a passagem de ar, caracterizando o sensor como “aberto”. A Figura 9 representa o
funcionamento deste sensor.
Figura 9 – Funcionamento de um sensor Irrigas.
Fonte: (EMBRAPA, 2013).
Desta forma, quando a cuba de medição é submersa no frasco, a água entrará na cuba
de forma a se igualar com o nível de água do frasco. Sendo assim a irrigação deve ocorrer
somente quando houver a entrada de água na cuba.
O sensor Irrigas também pode ser empregado para a automação da irrigação com
sistemas de tensiometria a gás, que possibilitam a leitura continua da tensão da água entre
zero e a tensão de referência do sensor utilizado, diferentemente do sistema Irrigas básico.
Modelos comerciais de sistema Irrigas de tensiometria a gás vêm sendo utilizado com sucesso
principalmente em cultivo protegido e em viveiro de mudas, porém estes são mais complexos
e tem custo mais elevado (MAROUELLI, CALBO, 2009).
20
2.2.3 Método da condutividade térmica
Este método utiliza um bloco poroso, podendo este ser feito de gesso. Ao ser
enterrado, o bloco irá absorver ou perder água, conforme a umidade presente no solo,
entrando em equilíbrio com o mesmo. Conforme o ar contido nos poros do bloco é substituído
por água, as propriedades térmicas do bloco mudam, já que a água é um melhor condutor
térmico que o ar.
O sensor de tensão de água por condutividade térmica é constituído de uma fonte de
calor, com dissipação térmica ajustada e estável, usualmente uma resistência elétrica
centralizada, e de um sensor para acompanhar a diferença de temperatura entre dois pontos,
ao longo do raio de cápsulas porosas cilíndricas. Neste sistema, cada cápsula porosa precisa
ser calibrada, individualmente, e a relação entre a tensão de água e a diferença de temperatura
medida não é linear e aumenta conforme o solo seca (GIOVANI NEVES JR., 2013).
2.2.4 Blocos de resistência elétrica
Este método utiliza a variação de resistência elétrica entre um par de eletrodos. Estes
eletrodos podem estar inseridos em um bloco normalmente construído em gesso, ou algum
outro material capaz de absorver água. Ao ser enterrado, o bloco absorve ou perde água,
dependendo da quantidade de água presente no solo, entrando em equilíbrio com o mesmo. A
resistência elétrica entre os dois eletrodos será inversamente proporcional a umidade do solo.
A Figura 10 exemplifica a estrutura de um sensor baseado no método de blocos de resistência
elétrica.
Figura 10 – Sensor baseado no método de blocos de
resistência elétrica.
Fonte: Autoria própria.
21
Os blocos de gesso têm vida útil na faixa de três a cinco anos de utilização sob
condições de solos irrigados, são de fácil construção e manejo, podem ser utilizados em toda a
faixa de água disponível no solo para as plantas, oferecem condições de medições continuadas
em campo, podem ter suas informações tratadas através de um sistema automatizado de
medição (MENDES, 2006).
Neste trabalho optou-se por usar um sensor deste tipo, pois são sensores que possuem
baixo custo, além de serem de fácil utilização.
2.2.5 Sensor capacitivo
Este tipo de sensor se baseia na variação da capacitância elétrica de acordo com a
variação da quantidade de água presente no solo. A capacitância pode ser definida pela
seguinte fórmula:
Sendo E, S e d, respectivamente, a permissividade elétrica, área das placas e distância entre as
placas (MENDES, 2006). Percebe-se por meio desta, que ao valor da capacitância dependerá
do meio dielétrico e também da distância entre as placas. Como a variação da distância entre
as placas é inviável no caso de um sensor para um sistema autônomo, nota-se que a melhor
maneira de obter a variação da capacitância é a partir da variação do meio dielétrico entre as
placas.
Assim, utilizando-se um capacitor não lacrado, dotado de um meio dielétrico poroso, a
variação da capacitância depende exclusivamente do tipo e da quantidade de matéria presente
entre as placas (BORIM, PINTO, 2006). Sendo assim, conforme a quantidade de água no solo
aumenta, o dielétrico poroso absorve água na mesma proporção. Já quando o solo está mais
seco, o dielétrico poroso perde água. Desta maneira, percebe-se que a resposta do sensor está
diretamente relacionada com as variações ocorridas com o dielétrico, ou seja, com as
variações de umidade do solo.
Este método tem como uma de suas vantagens a possibilidade da construção de um
sensor capacitivo para medição de umidade do solo de maneira simples, utilizando placas
metálicas e dielétricos porosos. A Figura 11 ilustra um esquema construtivo deste tipo de
sensor.
22
Figura 11 – Esquema construtivo de um sensor capacitivo para umidade do solo.
Fonte: BORIM, PINTO, 2006.
Uma das desvantagens deste método se deve à necessidade de calibrações, já que
diferentes solos apresentam diferenças físicas que refletem nas leituras do sensor. Outra
desvantagem está relacionada às variações de temperatura, cuja influência sobre o meio
dielétrico pode causar alterações nas leituras.
2.3 Dispositivos para acionamento e controle do sistema de irrigação
Nesta seção são apresentados conceitos sobre dispositivos que podem ser utilizados
para acionamento e controle de sistemas de irrigação, tais como válvulas solenoides e
microcontroladores.
2.3.1 Válvulas Solenoides
Em sistemas de irrigação não automatizados, o agricultor necessita fazer a abertura ou
fechamento dos registros de cada estufa manualmente. Este tipo de válvula é conhecido como
válvula solenoide. Os solenoides são dispositivos usados em diversas aplicações industriais,
instalações e sistemas onde existe a necessidade de controlar fluxos de água, gases ou outros
fluidos. Uma válvula solenoide é formada por duas partes principais: o corpo e a bobina
solenoide.
A bobina solenoide é formada por um fio enrolado através de um cilindro. Ao ser
percorrido por uma corrente, a bobina gera um campo magnético. Se nas proximidades do
núcleo da bobina for adicionado um núcleo de material ferroso, uma força aparecerá no
sentido de puxar este núcleo para o interior da bobina. A Figura 12 mostra este esquema.
23
Figura 12 – Exemplo de bobina solenoide.
Fonte: INSTITUTO NEWTON C. BRAGA, 2013.
Quando a bobina encontra-se desligada, a mola mantém o núcleo ferroso fora do
núcleo da bobina. Já quando a bobina é energizada, o campo magnético gerado puxa o núcleo
para o interior da mesma, gerando uma força mecânica através deste movimento. Embora este
movimento seja pequeno, o solenoide mostra-se eficiente em dispositivos que necessitam
apenas de um puxão ou empurrão em uma parte mecânica.
A outra parte da válvula solenoide é o corpo, que pode ser feito em plástico como
geralmente é o caso de solenoide s para o controle de fluxo de água. Na Figura 13, pode ser
visualizada a bobina solenoide já integrada ao seu corpo.
Figura 13 – Válvula solenoide.
Fonte: OFICINA BRASIL, 2013.
2.3.2 Microcontrolador
Um microcontrolador é um sistema computacional completo, no qual está incluída
uma CPU (Central Processor Unit); memória de dados e programa, EEPROM (Electrically-
24
Erasable Programmable Read-Only Memory) ou memória Flash (uma variação das
EEPROM) para armazenamento permanente de dados; um sistema de clock; portas de I/O
(Input/Output); além de outros possíveis periféricos, tais como, módulos de temporização e
conversores A/D (Analógico/Digital) entre outros, integrados em um mesmo componente. As
partes integrantes de qualquer computador, e que também estão presentes, em menor escala,
nos microcontroladores são:
Unidade Central de Processamento (CPU);
Sistema de clock para dar sequencia às atividades da CPU;
Memória para armazenamento de instruções e para manipulação de dados;
Entradas para interiorizar na CPU informações do mundo externo;
Saídas para exteriorizar informações processadas pela CPU para o mundo externo;
Programa (firmware) para definir um objetivo ao sistema (DENARDIN, 2008).
Figura 14 – Diagrama de blocos de um microcontrolador.
Fonte: ZELENOVSKY & MENDONÇA, 2014.
Os microcontroladores normalmente são classificados em famílias, dependendo da
aplicação a que se destinam. A partir da aplicação que a família de microcontroladores se
destina, um conjunto de periféricos específicos é escolhido e integrado a um determinado
microprocessador. Estes microprocessadores normalmente operam com barramentos de 8, 16
ou 32 bits, e apresentam arquiteturas RISC (Reduced Instruction Set Computer) ou CISC
(Complex Instruction Set Computer).
Os microcontroladores podem ser utilizados em automação e controle de produtos e
periféricos, como sistemas de controle de motores automotivos, controles remotos, máquinas
de escritório e residenciais, brinquedos, sistemas de supervisão, entre outros.
25
2.4 Trabalhos relacionados
É possível verificar a existência de diversos estudos relacionados à automatização da
irrigação, alguns deles envolvendo sistemas em malha aberta e outros em malha fechada. Os
sistemas em malha fechada possuem realimentação, ou seja, existem elementos no sistema
capazes de enviar informações sobre o processo ao controlador para que ele seja capaz de
definir seu modo de atuação sobre o processo (ZAUZETA, 1993). A Figura 15 representa um
sistema em malha aberta, em que o sinal de controle entrada do processo depende diretamente
da referência. Já a Figura 16 representa um sistema em malha fechada, onde são levadas em
consideração informações sobre como a saída está evoluindo para determinar o sinal de
controle que deve ser aplicado ao processo. Estas informações podem ser obtidas por meio de
sensores.
Figura 15 – Diagrama de blocos de sistema em malha aberta.
Fonte: NISE, 2002.
Figura 16 – Diagrama de blocos de sistema em malha fechada.
Fonte: NISE, 2002.
A maioria dos sistemas de controle comerciais está baseada em microprocessadores
que atuam através do acionamento temporizado dos eventos de irrigação. O agricultor deve
definir o intervalo de tempo entre irrigações e a duração da irrigação. Estes sistemas podem
ser definidos como sendo de malha aberta, em que a estratégia de controle é basicamente
função da lógica programada pelo usuário (WEBENSINO UNICAMP, 2013).
26
Tratando-se de sistemas em malha fechada, Testezlaf et.al (1996) desenvolveu um
protótipo para irrigação de estufas usando tensiômetros. O sistema era dividido em dois
blocos: um conjunto remoto, contando com um microcomputador, um conversor A/D e uma
fonte de alimentação; e um conjunto interno à estufa, contando com tensiômetro, uma placa
de relês e uma bomba. Ao detectar a tensão de água no solo, o tensiômetro enviava o sinal
correspondente à leitura para o conversor A/D. O sinal digitalizado era enviado então para o
microcomputador, que por sua vez, enviava um sinal de comando, que após passar pelo
conversor A/D para ser convertido, era encaminhado para a placa de relês, acionando ou
desligando a bomba referente à estufa do tensiômetro em questão.
Queiroz (2007) propôs um sistema para irrigação de precisão em pivô central. O
sistema também contava com tensiômetros para medir a umidade presente no solo. Os
tensiômetros enviavam o sinal referente à umidade para um circuito de aquisição de dados.
Este circuito comunicava-se com um computador utilizando rádio frequência. No computador
o usuário encontrava um aplicativo com várias opções, como visualizar informações sobre as
leituras dos tensiômetros e executar instruções como o acionamento ou desligamento de um
pivô.
Macedo et.al (2010) desenvolveu um sistema para controle de irrigação usando
sensores resistivos para detectar a umidade do solo. O processo de controle de irrigação tinha
início com a aquisição de dados destes sensores e também de sensores de temperatura.
Quando os sensores indicassem necessidade de irrigação, uma motobomba era acionada. A
irrigação terminava quando decorrido o tempo necessário para aplicar a lâmina de água
requerida para elevar a umidade do solo a um nível desejado.
Santana (2010) desenvolveu um sistema autônomo para irrigação utilizando um sensor
resistivo feito manualmente a partir de dois fios conectados nas extremidades de um material
absorvente. O sensor foi calibrado fazendo testes em solos com diferentes teores de umidade,
definindo assim dois valores limites, indicando solo seco ou solo encharcado. Se o sensor
detectasse um valor inferior do valor médio entre esses dois valores, um microcontrolador
enviava um sinal para uma placa de acionamento de uma válvula solenoide, permitindo a
irrigação.
27
3 METODOLOGIA
Neste Capítulo apresenta-se a proposta do protótipo para irrigação automatizado,
utilizando um microcontrolador, sensores de umidade do solo, válvulas solenoide, interface de
rede, entre outros componentes. Também é abordado sobre a forma de obtenção de dados para
o funcionamento do sistema proposto.
3.1 Funcionamento do processo de irrigação
O projeto desenvolvido teve como objetivo automatizar uma plantação em estufas,
onde tipicamente existe um reservatório de água, sendo esta bombeada por um motor para
uma tubulação principal, que se ramifica por tubulações menores para atender as diversas
estufas. Para que uma estufa seja irrigada, o agricultor deve abrir manualmente o registro de
água referente a mesma. Assim, a água passa da tubulação para a mangueira interna à estufa,
sendo esguichada por microaspersores. Em seguida, quando atingido o tempo necessário para
irrigar a estufa, o agricultor deve fechar o registro. Esta estrutura típica é apresentada na
Figura 17.
3.2 Desenvolvimento do protótipo
Para o desenvolvimento do protótipo que realiza a irrigação de forma autônoma, foram
realizadas modificações em relação à estrutura apresentada na seção 3.1. Verificou-se que em
vez de utilizar válvulas manuais, que tem de ser abertas e fechadas pelo agricultor, seriam
necessárias válvulas que pudessem ser acionadas eletricamente por um microcontrolador
(válvulas solenoides). A irrigação feita pelo agricultor depende de horários, por exemplo, a
cada 24 horas (perto do meio-dia), pois é considerado o horário mais quente e no qual o solo
já está seco; no caso do sistema automatizado a verificação da necessidade de irrigação será
dada por sensores de umidade do solo.
28
Figura 17 – Estrutura típica de uma plantação com estufas.
Fonte: Autoria própria.
Outra alteração feita com objetivo de melhorar o sistema foi á adição de um servidor
contendo um banco de dados, o qual armazena informações de umidade referentes a
diferentes culturas. Assim, ao fazer as leituras dos sensores de umidade do solo, o
microcontrolador envia estes dados para o servidor, que faz uma comparação dos valores
enviados com os valores cadastrados, verificando se os valores indicam necessidade ou não de
irrigação. Para fazer os cadastros de umidade no banco de dados há a necessidade de um
microcomputador conectado à Internet. Para permitir a troca de informações com o servidor e
o microcontrolador é necessária uma interface de rede para acesso à Internet.
Após este levantamento de requisitos do sistema, foi construído um diagrama de
blocos, representando pela Figura 18, demonstrando o funcionamento do sistema.
29
Figura 18 – Diagrama de blocos do sistema autônomo de irrigação.
Fonte: Autoria própria.
O passo seguinte à definição do diagrama de blocos do sistema foi a montagem do
protótipo. Utilizando pedaços curtos de cano de PVC foi montado um pequeno sistema para
distribuição de água, sendo este alimentando por uma torneira e tendo como saída 4 válvulas
solenoides. A cada válvula foi atribuído um vaso, cada um representando uma estufa. Além
disso em cada vaso foi adicionado um sensor de umidade do solo. O microcontrolador
também foi ligado a interface de rede para que pudesse se comunicar com o servidor. Este
esquema de montagem é apresentado na Figura 19.
30
Figura 19 – Esquema de montagem do protótipo.
Fonte: Autoria própria.
Os sensores utilizados possuíam 3 terminais: um para alimentação, um para terra e
outro para envio do sinal de umidade. Os pinos de alimentação e terra foram ligados aos pinos
correspondentes do microcontrolador, já cada um dos pinos de sinal foi ligado a uma porta de
entrada do microcontrolador, como mostrado no Quadro 1.
Quadro 1 - Ligação entre o microcontrolador e os sensores.
Sensor Porta do microcontrolador Função Descrição
1 PD_3 Entrada analógica Estufa 1
2 PE_1 Entrada analógica Estufa 2
3 PE_2 Entrada analógica Estufa 3
4 PE_3 Entrada analógica Estufa 4
Para o acionamento das válvulas solenoides, notou-se que a corrente fornecida pelas
portas de saída do microcontrolador não seria suficiente. Sendo assim, para cada válvula
solenoide foi construído um circuito de acionamento. Este circuito, mostrado na Figura 20,
31
pode ser utilizado para acionamentos que exigem até 500 mA, o que é adequado para o caso,
pois as válvulas utilizadas necessitam de 470 mA para serem acionadas.
R1
1KW
CI 4N25
R2
4,7KW
R3
10
KW
Q1 BC548
Q2 BD135
12 V
GND
K1a
1
2
5
4
D1
1N4148
Figura 20 - Circuito de acionamento para válvulas solenoides.
Fonte: Instituto Newton C. Braga, 2013.
O acoplador óptico 4N25 é um circuito integrado que tem como função isolar o
circuito do microcontrolador do restante do circuito (circuito de potência). Nota-se que seu
terminal “1” está ligado à “a”, que representa um porta de saída do microcontrolador (“R1” é
um resistor limitador de corrente para a entrada do acoplador óptico). Já seu terminal “2” está
ligado ao “GND” (terra do microcontrolador). Quando a porta de saída “a” estiver em nível
alto o diodo fica com polarização direta e conduz, fazendo com que este emita um sinal
luminoso. Este sinal de luz irá sensibilizar o transistor interno do acoplador óptico fazendo
com que corrente saia pelo terminal “4”, acionando o circuito de potência. Os transistores
“Q1” e “Q2” estão ligados na configuração Darlington, para que o circuito possa prover o
ganho de corrente necessário para o acionamento da válvula. O diodo “D1” bloqueia correntes
reversas no circuito geradas pelo solenoide nas transições de ativação/desativação. “R2” e
“R3” são resistores para a polarização do Darlington. A saída do acoplador óptico e dos
transistores “Q1” e “Q2” operam até 30 V, sendo que a tensão de operação das válvulas é de
12 V. As válvulas foram alimentadas com uma fonte de computador. Foram utilizadas 4
portas de saída do microcontrolador para excitar os 4 circuitos de acionamento, como é
mostrado no Quadro 2.
32
Quadro 2 - Ligação entre o microcontrolador e as válvulas.
Circuito
/ válvula
Porta do microcontrolador Função Descrição
1 PF_2 Saída digital Estufa 1
2 PF_3 Saída digital Estufa 2
3 PB_3 Saída digital Estufa 3
4 PC_4 Saída digital Estufa 4
O Quadro 3 mostra a ligação entre o microcontrolador e a interface de rede.
Quadro 3 - Ligação entre o microcontrolador e a interface de rede.
Interface de rede Microcontrolador
VCC 3.3V
GND GND
CLK (Clock) PB_4
CS (Chip Select) PB_5 (Chip Select)
SI (Slave Input) PB_6 (Master input)
SO (Slave Output) PB_7 (Master Output)
A Figura 21 mostra de forma gráfica a ligação entre todos os componentes do sistema.
33
Figura 21 – Esquema de montagem dos componentes do sistema.
Fonte: Autoria própria.
Os transistores BD135, por trabalharem com uma corrente maior foram ligados a
dissipadores para evitar o aquecimento.
3.3 Descrição dos componentes de hardware
Nesta seção são apresentados os recursos de hardware utilizados no desenvolvimento
do protótipo.
34
3.3.1 Microcontrolador
Para este projeto, foi usado especificamente o kit Stellaris LaunchPad LM4F120,
desenvolvido pela Texas Instruments®, que pode ser adquirido por um custo acessível e é
uma plataforma para desenvolvimento em microcontroladores baseados na tecnologia ARM®
Cortex™- M4F, também desenvolvidos pela Texas Instruments®.
O kit Stellaris LaunchPad é exibido da Figura 22, algumas das principais
características deste kit são:
Microcontrolador LM4F120H5QR:
o 32 bits com ponto flutuante;
o Operação de até 80 MHz;
o 256KBde memória Flash;
o 32 KB de memória RAM;
o Modo de hibernação;
0 – 43 GPIO;
2 ADCs (Conversores analógico/Digital) 1MSPS de 12 bits;
Até 27 temporizadores;
LED (Diodo Emissor de Luz) RGB (Red Green Blue);
Conectividade USB;
Botão de reset;
2 push-bottons;
Cristal oscilador principal de 16 MHz;
Conectividade serial:
o USB (Universal Serial Bus) 2.0;
o 8 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter);
o 4 I2C (Inter-Integrated Circuit);
o 4 SSI / SPI (Synchronous Serial Interface/Serial Peripheral Interface);
Entre outros;
35
Figura 22 - StellarisLaunchPad.
Fonte: TEXAS INSTRUMENTS, 2013
3.3.2 Válvulas solenoides
Foram utilizados neste projeto 4 válvulas solenoide s, de 12 Volts, como a mostrada na
Figura 23, possuindo as seguintes características:
Pressão de operação: 0,2 à 8 kgf/cm2
o à: 0,2kgf/cm2 , vazão mínima= 7 l/min;
o à 8 kgf/cm2; vazão máxima= 40 l/min;
Rosca de entrada de 3/4"
Rosca de saída de 1/2"
Necessários 470 mA para acionamento.
36
Figura 23 - Válvula solenoide 12v.
Fonte: MERCADO LIVRE, 2013.
De acordo com a Sanepar (2008), companhia responsável pela distribuição de água no
estado do Paraná, a pressão dinâmica mínima de água é de 10 mca (metros de coluna d'água)
e pressão estática máxima de 50 mca. Isto é, 1 kgf/cm² de pressão dinâmica mínima e 5
kgf/cm² de pressão estática máxima. Pode-se verificar que pelas especificações das válvulas
escolhidas para o projeto atendem estas condições de pressão.
3.3.3 Sensor de umidade de solo
Para detectar a umidade do solo decidiu-se usar um sensor que utiliza o princípio
resistivo, devido a sua facilidade de uso. Embora existam maneiras fáceis de fabricar um
sensor deste tipo, optou-se por comprar um sensor pronto, já que o mesmo é disponibilizado
no mercado por um valor bastante acessível. O sensor Grove SEN92355P (Figura 24) já
possui terminais com condicionamento de sinal e conexão direta com o microcontrolador.
Como os dados fornecidos pela tabela do fabricante referem-se à valores saídos
diretamente do conversor A/D, foram feitos testes para determinar os valores em Volts
correspondentes para o microcontrolador usado em questão. Os resultados são apresentados
na Tabela 4.
37
Figura 24 - Sensor Grove SEN92355P.
Fonte: SEED WIKI, 2013.
Tabela 1 - Especificações do sensor Grove SEN92355P.
Item Condição Valor Unidade
Tensão - 3.3 V
Corrente - 35
(máxima) mA
Saída
Solo seco 0 V
Solo úmido 1,45 V
Sensor em
água 1,72 V
3.3.4 Interface de rede
A interface de rede mostrada na Figura 25 utiliza o controlador ENC28J60 da
Microchip®. A comunicação desta placa com o microcontrolador se dá por meio de sua
interface SPI. Algumas de suas características são:
Suporte ao protocolo TCP/IP
Tensão de Alimentação de 3,3 V;
Cristal de 25MHz;
38
Figura 25 – Interface de rede.
Fonte: BRASILROBOTICS, 2013.
Optou-se por utilizar esta placa que usa comunicação via cabo, pois na propriedade
onde foram feitos os estudos, as estufas as quais o microcontrolador ficaria próximo estavam
localizadas a menos de 100 metros da residência onde se encontra o roteador de Internet.
Preferiu-se também utilizar o modo com cabo, devido a este ser mais estável, por o local ser
propício a interferências, contendo obstáculos como árvores e até mesmo um açude. Porém,
havendo a necessidade de utilizar comunicação wireless, é possível utilizar um adaptador
ligado a interface de rede para este fim, sendo que este adaptador pode ser adquirido por um
custo baixo e é de fácil utilização.
3.4 Levantamento de base de dados referente à irrigação
No sistema atual de irrigação, que pode ser dito como um sistema em malha aberta, as
informações referentes à cultura e a data do plantio são fundamentais para que se possa definir
quando deve ocorrer a irrigação de uma estufa e por quanto tempo a estufa deve ser irrigada,
já que o tempo de irrigação é diferente dependendo da cultura plantada e de seu estágio de
desenvolvimento.
Foi realizado um acompanhamento do processo de irrigação com um agricultor para
levantar estes dados. Para isto foram coletadas informações referentes ao tempo que cada
cultura precisa ser irrigada de acordo com sua idade e com que frequência irrigação deve
ocorrer. Notou se também, que o agricultor não faz uma verificação das condições de
umidade do solo de cada estufa a ser irrigada. Este geralmente inicia a irrigação das estufas
entre as 11 horas da manhã e 13 horas da tarde (horário em que o sol está mais forte, fazendo
com que o calor prejudique as plantas), exceto em estufas plantas mais novas, que recebem
39
um acompanhamento maior por serem mais sensíveis. As informações coletadas são
apresentadas nas Tabelas 2 e 3.
Tabela 2 – Dados referentes às culturas de alface, chicória, almeirão, rúcula, salsa.
Semanas (contadas
após a data de
transplante)
Frequência de
irrigação
Tempo de duração
da irrigação
Horário
adequado para
irrigação
Até 2 semanas 1 vez ao dia 4 minutos Das 11 a 13
horas
De 2 semanas até a
colheita
1 vez a dia 2 minutos Das 11 a 13
horas
Tabela 3 – Dados referentes à cultura da cebolinha.
Semanas (contadas
após a data de
transplante)
Frequência de
irrigação
Tempo de duração
da irrigação
Horário
adequado para
irrigação
Até 1 semana 1 vez ao dia 15 minutos Das 11 a 13
horas
De 1 a 3 semanas 1 vez a cada 2 dias 4 minutos Das 11 a 13
horas
De 3 semanas até a
colheita
2 vezes a cada
semana
10 minutos Das 11 a 13
horas
No sistema proposto, a irrigação foi automatizada utilizando sensores de umidade.
Para determinar de forma experimental os níveis de umidade das culturas obtiveram-se dados
seguindo a experiência do agricultor, denominado como umidade mínima e umidade máxima
àquela na qual se inicia e finaliza-se a irrigação respectivamente. Foram coletados dados
sobre 4 estufas da propriedade, cada uma contendo culturas com diferentes necessidades de
suprimento de água. Em um primeiro momento o sensor foi colocado cerca de 5 centímetros
da raiz de uma das plantas da estufa (como mostra a Figura 26), coletando 30 amostras de
umidade antes de iniciar o processo de irrigação (para determinar a umidade mínima daquele
tipo de planta). Em seguida, o sensor foi retirado da estufa. Ao encerrar a irrigação, o sensor
foi novamente colocado na posição anterior e foram coletadas mais 30 amostras (para
40
determinar a umidade máxima para aquele tipo de planta). Os resultados são mostrados na
Tabela 4.
Figura 26 - Esquema para coleta de amostras de umidade.
Fonte: COLORIR.COM, 2014
Tabela 4 - Medidas de umidade.
Estufa Cultura Nível mínimo de
umidade
(média±desvio
padrão)
Nível adequado de
umidade
(média±desvio
padrão)
Estufa 1 Cebolinha com mais
de 3 semanas
1487,50±2,78 2979,50±2,09
Estufa 2 Alface com mais de 3
semanas
2123,50±2,87 2631,00±3,30
Estufa 3 Alface com uma
semana
2527,00±3,58 2891,50±2,20
Estufa 4 Salsa com mais de 3
semanas
1971,50±3,26 2483,00±3,43
3.5 Construção do banco de dados
Foi construída uma base de dados utilizando MySQL, com os resultados referentes as
medidas de umidade obtidas nos testes. Também foram criadas outras tabelas que podem ser
visualizadas no DER (Diagrama Entidade-Relacionamento) no Figura 27.
41
Figura 27 - Diagrama Entidade-Relacionamento.
Fonte: Autoria própria.
Na tabela “Administrador” ficam armazenadas as informações dos administradores do
sistema, como nome, nome de login e senha, sendo estes dois últimos necessários quando o
administrador for acessar o sistema.
Na tabela “Usuário” ficam armazenados os usuários do sistema (o sistema pode ter
mais que um usuário). Cada usuário tendo um código próprio, além de informações como
nome, nome de login, senha e e-mail (para caso houver necessidade de recuperação de senha).
Os usuários estão aptos a cadastrar novas culturas, que são armazenadas na tabela
“Cultura”. Cada usuário também estará associado a uma ou várias estufas (tabela “Estufa”).
Cada uma destas estufas contém um único sensor vinculado a ela, como é possível verificar
na tabela “Sensor”. A tabela “Sensor” possui o campo “valor”. Este campo é atualizado cada
vez que o microcontrolador envia uma nova leitura para o sensor em questão. Esta tabela
ainda possui o campo “válvula_status”, que indica (de acordo com o campo “valor”) se a
válvula referente a aquele sensor (consequentemente referente a uma determinada estufa)
deve estar aberta (válvula_status = “ON”) ou fechada (válvula_status = “OFF”).
Ainda existe a tabela “Plantio” que contém a data do plantio, a estufa plantada e a
cultura que foi plantada, sendo estes dados informados pelo usuário.
3.6 Leitura e interpretação das informações de umidade
A interface de rede utilizada neste projeto possui uma diversidade de bibliotecas que
podem ser encontrados na Internet. Neste projeto foi utilizada a biblioteca “EtherCard versão
6.0” (STELLARISIT, 2013), que é disponibilizada gratuitamente. Esta biblioteca possui
42
suporte para protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), funções
para DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), DNS (Domain Name System), entre
outras.
Tendo a possibilidade de estabelecer uma conexão com a Internet para o
microcontrolador por meio da interface de rede, foi implementada uma página web utilizando
a linguagem PHP (PHP: Hypertext Preprocessor) capaz de receber as leituras de umidade dos
sensores e após uma consulta no banco de dados definir se as válvulas referentes aos sensores
devem ser abertas ou fechadas.
Ao acessar esta página, o microcontrolador passa os códigos dos sensores e os valores
de umidade lidos pelos mesmos, como exemplifica a Figura 28. O ponto de interrogação
indica que parâmetros serão passados após o link. “c” e “v” são os parâmetros, com seus
respectivos valores após o símbolo de igual. O símbolo “e comercial” (&) é um separador
entre os parâmetros.
Figura 28 - Passagem de variáveis por parâmetro em url.
Fonte: Autoria própria.
A página em PHP recupera as informações passadas por parâmetro por meio da URL
(Uniform Resource Locator) pelo método “GET”, como mostra a Figura 29.
Figura 29 – Recuperação de variáveis.
Fonte: Autoria própria.
A variável “$cod” recebe o conteúdo do parâmetro “c” (1-2-3). Já a variável “$val”
recebe o conteúdo do parâmetro “v” (100-10-2). Como as variáveis “$cod” e “$val” possuem
conteúdos do tipo “string”, estes precisam ser convertidos em valores, para que possam ser
trabalhados. Para isto utilizou-se a função “explode”, própria do PHP, que divide uma string
em substrings, a partir de um delimitador, como mostra a Figura 30.
Figura 30 – Tratamento de variáveis.
Fonte: Autoria própria.
43
O delimitador neste caso é o caractere “-“. As strings “$cod” e “$val” são quebradas
em 3 substrings e armazenadas nos vetores “$codS” e “$valS”, respectivamente. Por exemplo,
na posição 0 do vetor “$codS” ($codS[0]) fica contido o valor “1”. Já na posição 0 do vetor
“$valS” ($valS[0]) fica contido o valor “100”. A partir disto, é criado uma estrutura de
repetição para percorrer estes dois vetores, podendo-se trabalhar com os valores contido neles,
realizando o procedimento necessário para verificar se as estufas relacionadas a estes sensores
precisam ser irrigadas ou não. A página traz uma resposta como mostrada na Figura 31.
Figura 31 – Resposta da página.
Fonte: Autoria própria.
Esta resposta retorna se as válvulas referentes aos sensores lidos devem estar abertas
ou fechadas. Esta resposta é tratada pelo microcontrolador, como é explicado na seção 3.7.
3.7 Programação do Microcontrolador
O passo inicial do programa par ao microcontrolador era estabeler a conexão do
mesmo com a Internet. Para isto foi utilizada uma função própria da biblioteca EtherCard,
como mostra a Figura 32.
Figura 32 – Inicialização da interface de rede.
Fonte: Autoria própria.
Esta função recebe como parâmetros um buffer (que guardará a resposta da página), o
endereço MAC (Media Access Control) da interface de rede, o valor do pino de “Chip Select”
e qual a interface serial utilizada (SPI).
São usadas também as funções “ether.dhcpSetup()”, assim não precisando informar
manualmente endereço IP e Gateway, sendo estes obtidos por meio de DHCP, e
“ether.dnsLookup(website)”, para inicializar o serviço de DNS, onde o parâmetro “website” é
uma string contendo a URL do site (irrigacao.bl.ee).
Após feitas as inicializações referentes a rede, são inicializados os pinos para entradas
e saídas, correspondentes aos sensores e válvulas, respectivamente.
44
Dentro de uma função de loop, é utilizada a função “ether.packetReceive()”,
responsável por receber pacotes. Esta é passada por parâmetro na função
“ether.packetLoop(ether.packetReceive())”, que verifica a validade destes pacotes. A leitura
dos sensores e troca de informações com o servidor é feita a cada 5 segundos. Isto é feito
através da função “millis()”, que permite contar o tempo desde que o programa entrou em
execução.
Para o envio de informações para o servidor, é utilizada a função “ether.browseUrl()”,
como mostra a Figura 32, onde é passado a página a ser acessada juntamente com parte dos
parâmetros, os valores lidos pelos sensores (concatenados em uma string), o endereço do site
e uma função de retorno, que conterá a resposta da página, como mostrado na Figura 33.
Dentro desta função de retorno, a resposta é tratada, verificando se as válvulas devem estar
abertas ou fechados, fazendo acionamento/fechamento das mesmas.
Figura 33 – Acesso ao servidor.
Fonte: Autoria própria.
3.8 Desenvolvimento de site para utilização de usuários e administradores do sistema
Além da página para interpretação de dados foram criadas outras páginas para que o
usuário ou administrador do sistema pudessem realizar diversas funções com mais facilidade.
Estas páginas foram hospedadas em um servidor gratuito, o Hostinger. Optou-se por este
servidor de hospedagem devido as facilidades que este fornecia para sites de pequeno porte,
como é o caso deste projeto. O plano de hospedagem gratuita utilizado fornece 2000 Mb
(Mega bytes) de disco, 100 Gb (Giga bytes) de tráfego e suporte a PHP e MySQL (que foram
utilizados no projeto), além de sua estabilidade (HOSTINGER, 2013). Ao acessar o site pelo
endereço http://irrigacao.bl.ee/inicial.html, é exibida uma página, como a da Figura 34
Figura 34 - Página inicial do sistema.
Fonte: Autoria própria.
45
O menu localizado no canto esquerdo trás 3 opções: logar no sistema, alterar senha e
recuperar senha. A descrição das funcionalidades de cada uma dessas opções do menu pode
ser visualizada no Anexo A.
Ao realizar login no sistema é feita uma verificação para saber se o nome de login
informado pertence a um administrador ou a um usuário, apresentando páginas diferentes com
opções variadas para administrador (Figura 35) e usuário (Figura 36).
Figura 35 - Página de acesso do administrador.
Fonte: Autoria própria.
Figura 36 – Página de acesso do usuário.
Fonte: Autoria própria.
Cada uma das opções apresentadas nos menus das páginas de “acesso administrador” e
“acesso usuário” podem ser verificadas no Anexo A.
46
3.9 Descrição dos recursos de software
Nesta seção são apresentados com mais detalhes os recursos de software utilizados no
desenvolvimento do protótipo.
3.9.1 Software para o microcontrolador
O Energia é uma plataforma de prototipagem eletrônica open-source iniciada em
2012, que surgiu com objetivo trazer as facilidades do Wiring para programar o MSP30
LaunchPad, desenvolvido pela Texas Instruments®.
O Wiring é um framework de programação que foi desenvolvido para que usuários
avançados, intermediários e iniciantes ao redor do mundo pudessem compartilhar suas ideias,
conhecimentos e experiências coletivamente (Wiring, 2014).
Atualmente, o Energia já fornece a possibilidade de trabalhar com as seguintes
plataformas:
MSP430F5529 LaunchPad;
MSP430 LaunchPad;
MSP430 FraunchPad;
C2000 LaunchPad;
Stellaris LaunchPad;
Tiva C Series LaunchPad;
Optou-se utilizar a IDE Energia devido as facilidades que esta proporcionava para se
trabalhar com a interface de rede ENC28J60, uma vez que a maioria das bibliotecas e
exemplos de utilização desta placa são para a plataforma Arduino, que também possui uma
IDE baseada em Wiring, sendo sua forma de programação semelhante à da IDE Energia.
3.9.2 Banco de dados
O desenvolvimento do banco de dados foi feito em MySQL, este é um SGDB
(Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados) que utiliza a linguagem SQL (Structured
Query Language) e é um dos SGDBs mais utilizados atualmente. Sua popularidade se deve a
diversas vantagens, tais como:
É um software livre;
Possui interface simples;
47
É compatível com os principais sistemas operacionais;
Possui muitos materiais de referência que ajudam o desenvolvedor.
3.9.3 HTML e PHP
O HTML (Hyper Text Markup Language) é uma linguagem de marcação utilizada pra
produzir páginas web. Os documentos criados no formato HTML podem ser interpretados por
navegadores (programas que possibilitam aos usuários interagirem com páginas da Internet).
Já o PHP é uma linguagem de programação de ampla utilização que é especialmente
interessante para desenvolvimento para a web e pode ser mesclada dentro do código HTML.
A sintaxe da linguagem lembra a linguagem C, sendo fácil de aprender. O objetivo principal
da linguagem é permitir a desenvolvedores escreverem páginas que serão geradas
dinamicamente e rapidamente. O desenvolvimento em PHP é focado nos scripts do lado
servidor do servidor, ou seja, o código é executado no servidor, gerando o HTML que é então
enviado para o cliente (PHP, 2013).
O HTML e o PHP foram usados juntamente neste trabalho para o desenvolvimento do
site para uso de administradores e usuários do sistema.
3.10 Custos do projeto
A tabela 5 traz o orçamento gasto no desenvolvimento deste projeto.
48
Tabela 5 - Custos do projeto.
Componente Valor unitário –
incluso custo de
frete (R$)
Quantidade Total (R$)
Stellaris LaunchPad 33,00 1 33,00
Válvula solenoide 28,95 4 115,80
Sensor Grove
SEN92355P
23,16 4 92,64
Cabo para sensor
Groove
5,98 4 23,92
Interface de rede
ENC28J60
38,29 1 38,29
Encanamentos 15,00 1 15,00
Transistores, diodos,
resistores,
acopladores ópticos
1,00 16 16,00
CUSTO TOTAL (R$) 334,65
49
4 PROCEDIMENTO DE TESTES E VERIFICAÇÃO
Após feita a integração de todas as partes do sistema (hardware e software) este foi
testado para ver se iria se comportar como o esperado. A Figura 37 mostra como ficou o
protótipo.
Figura 37 - Protótipo.
Fonte: Autoria própria.
Inicialmente, foi cadastrado no banco de dados um administrador para o sistema. O
administrador por sua vez, tendo acesso às funcionalidades de administrador do site
desenvolvido, cadastrou um novo usuário, utilizando a página mostrada na Figura 38.
50
Figura 38 - Cadastro de usuário.
Fonte: Autoria própria.
Em seguida, o administrador fez o cadastro de 4 estufas vinculadas a este usuário,
sendo que a cada estufa foi vinculado um sensor. Este processo de cadastro de estufas e
sensores é feito pela página mostrada na Figura 39.
Figura 39 - Cadastro de estufas e sensores.
Fonte: Autoria própria.
O administrador também cadastrou 4 culturas, informando para cada uma delas os
níveis de umidade adequados, como mostra a Figura 40.
51
Figura 40 - Cadastro de cultura.
Fonte: Autoria própria.
Feitos estes cadastros, o sistema estava apto para entrar em funcionamento, sendo
assim foram utilizados 4 vasos com variados níveis de umidade, para representar as 4 estufas
cadastradas anteriormente.
O usuário cadastrado realizou então seu login no sistema, para que pudesse fazer o
cadastro de plantios nas suas 4 estufas, informando que cultura foi plantada em cada estufa e a
data do plantio. Este cadastro pode ser acessado na página mostrada na Figura 41.
Figura 41 - Cadastro de plantio.
Fonte: Autoria própria.
Para acompanhar o funcionamento do sistema, o usuário acessou a página de
informações, mostrado na Figura 42. A tabela contida nesta página de informações era
52
automaticamente atualizada a cada segundo, facilitando o acesso do usuário, evitando que este
precisasse atualizar manualmente a página.
Figura 42 - Informações do sistema.
Fonte: Autoria própria.
Foi então iniciado o programa no microcontrolador. Verificou-se que nos vasos em
que a umidade estava próxima ao nível crítico de umidade indicado para a cultura
correspondente ao vaso, as válvulas foram abertas, sendo fechadas quando o nível de umidade
adequado era atingido. Nos casos onde a umidade estava com um valor aceitável, as válvulas
se mantiveram fechadas. Também se verificou que pela página de informações, o usuário foi
capaz de acompanhar a umidade lida pelos sensores para cada estufa e verificar o estado das
válvulas, verificando se estas estavam sendo abertas ou fechadas adequadamente.
Foi verificado que em caso de falhas na conexão com a Internet, o sistema continua a
fazer as leituras dos sensores, porém não tem como fazer a troca de informações com o
servidor, mantendo as válvulas abertas ou fechadas de acordo com a última leitura obtida. Ao
ser reestabelecida a conexão com a Internet, o sistema é capaz de voltar a funcionar
normalmente, sem necessidade de reinicializar.
Ressalta-se, que como o sistema era um protótipo, não havia a possibilidade de fazer
comparações deste com o sistema real de irrigação que foi estudado, uma vez, que as
condições ambientais de ambos são diferentes. Sendo assim ao testar o sistema esperava-se
que este atendesse ao que lhe foi proposto:
Possibilitar o usuário ou administrador ter um site funcional, onde pudesse realizar
cadastros e acompanhamentos de forma simples e sem erros;
Coletar as informações de umidade dos vasos e enviá-las para o servidor;
Verificar que o sistema era capaz de utilizar a base de dados obtida pelos testes in loco
para comparar os dados coletados e interpreta-los corretamente;
53
Verificar que a correta interpretação das informações refletia-se na abertura e
fechamento das válvulas corretamente, de acordo com as condições de umidade dos
vasos.
Com os testes foi possível verificar que os requisitos acima foram atendidos.
54
5 CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS
Neste Capítulo são apresentadas as conclusões obtidas no desenvolvimento deste
projeto, bem como trabalhos futuros nessa área de conhecimento.
5.1 Conclusões
Este trabalho teve como objetivo realizar a automatização do processo de irrigação, já
que este na maioria das vezes é realizado manualmente, consumindo um tempo considerável
do agricultor.
Do estudo realizado sobre os métodos de irrigação atuais, o método por microaspersão
é o mais utilizado para irrigação de estufas pela eficiência do uso da água, facilidade de se
aplicar fertilizantes via água (fertirrigação), baixo custo operacional e de manutenção.
Dos métodos de medição de umidade do solo estudados, o sensor que utiliza o método
resistivo foi utilizado, pois, foram encontrados sensores deste tipo de baixo custo. No
protótipo os sensores apresentaram boa resposta de operação e nos testes feitos in loco
apresentaram um comportamento quase linear.
A necessidade de substituir as válvulas manuais que existem atualmente num sistema
de irrigação não automatizado por válvulas que pudessem ser acionadas eletricamente
direcionaram a utilização de válvulas solenoides.
Na montagem do protótipo, o microcontrolador foi ligado a 4 sensores de umidade,
cada um responsável por coletar a umidade de um vaso, que representava uma estufa. Cada
vaso continha uma válvula solenoide para realizar a irrigação do mesmo. O circuito de
acionamento das válvulas solenoides foi feito através de opto-acopladores e um par
Darlington, o primeiro para evitar que correntes do circuito de potencia afetem o circuito de
controle do microcontrolador e o segundo para atingir a corrente de operação das válvulas
solenoides.
A página criada para que o microcontrolador enviasse dados dos sensores para o
servidor facilitou a comunicação com o banco de dados, para a realização das comparações
definindo se o valor lido para cada sensor estava de acordo com o valor adequado. As páginas
desenvolvidas para interface entre os usuários do sistema e o banco de dados possibilitou
realizar cadastros e acompanhamentos do sistema com mais facilidade.
Foi possível verificar com o protótipo construído que o sistema atendeu os objetivos
definidos. A implementação do protótipo utilizou diversas áreas abrangidas pelo curso de
55
Engenharia de Computação (programação, banco de dados, redes, eletrônica e
microcontroladores).
5.2 Trabalhos futuros
Embora o protótipo apresentado possa substituir o trabalho manual realizado pelo
agricultor no processo de irrigação, ele pode ser aprimorado. Para conciliar as informações de
umidade com os horários mais quentes do dia, em que as plantas sofrem mais com o calor,
pode-se adicionar ao sistema sensores de temperatura. Criar um banco de dados para guardar
um histórico dos valores lidos pelos sensores de umidade para que se possam fazer análises
destes valores, providenciando melhorias no sistema, utilizando técnicas de inteligência
artificial. Outro ponto a ser trabalhado é a possibilidade de fazer a comunicação entre os
sensores de umidade com o Stellaris sem o uso de cabos, utilizando transmissão por
radiofrequência.
Para que o sistema não fique dependente do uso da Internet para seu funcionamento,
uma opção é fazer com que as informações referentes aos níveis de umidade das culturas
também sejam gravadas no próprio microcontrolador. Ainda seria necessário o uso do
servidor, uma vez que ele é intermediário ao site (interface com o usuário) e o
microcontrolador. As informações cadastradas pelo usuário seriam gravadas primeiramente
no servidor e depois passadas para o microcontrolador.
56
6 REFERÊNCIAS
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em 10 mar. 2014.
60
Anexo A
Nesta seção são apresentados com mais detalhes o funcionamento do sistema a parte
de software: Quadros de Requisitos e Diagramas de Casos de Uso.
1. Levantamento de requisitos
Os requisitos funcionais apresentados nesta secção descrevem as ações que devem ser
realizadas pelo sistema frente a diferentes entradas. Já os requisitos não funcionais
especificam como estas ações devem ser tomadas. Inicialmente são mostrados os requisitos
para o sistema em malha aberta:
Quadro 4 - Requisito funcional F1.
F1 Cadastrar usuário Oculto ( )
Descrição: O administrador do sistema irá cadastrar um usuário sempre que um novo
usuário desejar utilizar o sistema, informando seu nome completo e um nome para login.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
NF1.1
Cadastro
O nome de login a ser
cadastrado deverá ser único, ou
seja, não poderá haver outro
usuário cadastrado com este
mesmo nome de login.
Regra de
negócio ( ) ( x )
NF1.2
Definição de
senha
Após o cadastro o usuário será
cadastrado com uma senha
padrão, igual ao seu nome de
login, sendo recomendável esta
ser alterada posteriormente.
Regra de
negócio ( ) ( x )
Quadro 5 - Requisito funcional F2.
F2 Realizar login Oculto ( )
Descrição: Tanto administradores quanto usuários devem realizar login para utilizar o
sistema.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
NF2.1 Login
Caso o login falhe o acesso ao
sistema não será permitido, sendo
apresentado logo abaixo dos
campos para entrada de
informações, uma mensagem
indicando a causa da falha de
login.
Regra de
negócio ( ) ( x )
61
Quadro 6 - Requisito funcional F3.
F3 Cadastrar estufas e
sensores Oculto ( )
Descrição: Após a implantação do sistema em uma propriedade o administrador irá cadastrar
as estufas da propriedade, cadastrando também um novo sensor associado a ela.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
NF3.1 Cadastro
de estufa
Antes de cadastrar uma estufa, o
usuário a qual a estufa pertence
deve estar cadastrado para que a
estufa possa ser associada a ele.
Regra de
negócio ( ) ( x )
Quadro 7 - Requisito funcional F4.
F4 Cadastrar cultura
(administrador) Oculto ( )
Descrição: O administrador poderá cadastrar uma cultura informando o nome da cultura e a
umidade adequada para cada estágio de desenvolvimento da cultura.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
NF4.1 Cadastro
de cultura
administrador
Se a cultura informada ainda não
constar no banco de dados será
cadastrada como uma nova
cultura. Caso a cultura
informada já esteja cadastrada
no banco de dados esta somente
terá seu valor de umidade
atualizado.
Regra de
negócio ( ) ( x )
Quadro 8 - Requisito funcional F5.
F5 Cadastrar cultura
(usuário) Oculto ( )
Descrição: O usuário poderá cadastrar uma cultura informando o nome da cultura e a
umidade adequada para ela em cada estágio de desenvolvimento, caso julgue que o sistema
não contenha alguma cultura ou caso julgue que o valor cadastrado para certa cultura não
está adequado a suas necessidades.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
NF5.1 Cadastro
de cultura
usuário
Se a cultura informada ainda não
constar no banco de dados será
cadastrada como uma nova
cultura. Caso a cultura informada
já esteja cadastrada no banco de
dados esta somente terá seu valor
de umidade atualizado.
Regra de
negócio ( ) ( x )
NF5.2 Cadastro
de cultura
usuário –
culturas
O usuário somente poderá
atualizar valores de umidade de
culturas que foram cadastradas
por ele, não podendo alterar as
Regra de
negócio ( ) ( x )
62
possíveis culturas cadastradas pelo
administrador, pois estas estar
sendo usadas por outros usuários.
Quadro 9 - Requisito funcional F6.
F6 Ver culturas cadastradas Oculto ( )
Descrição: O administrador ou usuário poderá ver as culturas que cadastrou no sistema.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
Quadro 10 - Requisito funcional F7.
F7 Cadastrar plantio Oculto ( )
Descrição: O usuário poderá cadastrar um plantio sempre que realizar o plantio de uma
estufa, informando a estufa que foi plantada, qual a cultura plantada e a data em que ocorreu o
plantio.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
Quadro 11 - Requisito funcional F8.
F8 Ver plantios cadastrados Oculto ( )
Descrição: O usuário poderá visualizar os plantios que realizou, sabendo o que foi plantado
em cada estufa e em que data o planto aconteceu.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
Quadro 12 - Requisito funcional F9.
F9 Verificar informações Oculto ( )
Descrição: O usuário poderá verificar informações de sua propriedade, verificando que
cultura está plantada em cada estufa, qual a umidade lida pelo sensor e se a válvula da estufa
está aberta ou fechada.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
Quadro 13 - Requisito funcional F10.
F10 Trocar senha Oculto ( )
Descrição: Tanto administradores quanto usuários poderão alterar sua senha.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
N10.1
Só será possível alterar a senha
caso a senha atual seja informada
corretamente.
Regra de
negócio ( ) ( x )
Quadro 14 - Requisito funcional F11.
63
F11 Recuperar senha Oculto ( )
Descrição: O usuário ou administrador poderá recuperar sua senha em caso de
esquecimento, informando para isto seu login e seu e-mail. O sistema enviará a senha do
usuário para o e-mail informado desde que este seja igual ao e-mail cadastrado no sistema.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
N11.1
Só será enviada a senha para o e-
mail informado se este for igual
ao e-mail cadastrado.
Regra de
negócio ( ) ( x )
Quadro 15 - Requisito funcional F12.
F12 Desconectar Oculto ( )
Descrição: Tanto administrador quanto usuário podem se desconectar do sistema, sendo após
isso necessária uma nova sessão de login para voltar a ter acesso ao sistema.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
Quadro 16 - Requisito funcional F13.
F13 Detectar umidade Oculto ( )
Descrição: O sensor de umidade fará leituras da umidade do solo da estufa a qual pertence.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
N13.1
Intervalo das
leituras
O sensor deverá fazer as leituras
constantemente, pois embora o
solo demore para tornar-se seco,
no caso de a estufa estar sendo
irrigada está mudará de teor de
umidade rapidamente.
Desempenho ( ) ( x )
Quadro 17 - Requisito funcional F14.
F14 Verificar umidade Oculto ( )
Descrição: O microcontrolador enviará o dado de umidade lido para o servidor, que
verificará, por meio de uma comparação com seu banco de dados, se o valor está adequado.
Se o valor estiver próximo do nível crítico de umidade, o microcontrolador receberá com
resposta que estufa precisa ser irrigada. Caso a estufa esteja sendo irrigada e o valor lido for
adequado, o sistema alertará o microcontrolador que a estufa já foi irrigada o suficiente.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
Quadro 18 - Requisito funcional F15.
F15 Abrir válvulas Oculto ( )
Descrição: O microcontrolador enviará um sinal par abrir as válvulas das estufas que
precisam ser irrigadas.
Requisitos Não-Funcionais
64
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
Quadro 19 - Requisito funcional F16.
F16 Fechar válvulas Oculto ( )
Descrição: O microcontrolador enviará um sinal par fechar as válvulas das estufas que já
atingiram a umidade adequada.
Requisitos Não-Funcionais
Nome Restrição Categoria Desejável Permanente
2 Casos de uso
Esta seção apresentada os casos de uso envolvidos no sistema.
Quadro 20 - Casos de uso.
Nome Atores Descrição Referências
Cruzadas
Cadastrar
usuário
Administrador O administrador do sistema irá
cadastrar um usuário sempre que
um novo usuário desejar utilizar
o sistema, informando seu nome
completo e um nome para login.
F1
Fazer login Administrador,
usuário
Tanto administradores quanto
usuários devem realizar login
para utilizar o sistema.
F1, F2
Cadastrar
estufas e
sensores
Administrador Após a implantação do sistema
em uma propriedade o
administrador irá cadastrar as
estufas da propriedade,
cadastrando também um novo
sensor associado a ele.
F1, F2, F3
Cadastrar
cultura
(administrador)
Administrador O administrador poderá cadastrar
uma cultura informando o nome
da cultura e a umidade adequada
para ela de acordo com seu
estágio de desenvolvimento.
F2, F4
65
Cadastrar
cultura
(usuário)
Usuário O usuário poderá cadastrar uma
cultura informando o nome da
cultura e a umidade adequada
para ela de acordo com seu
estágio de desenvolvimento, caso
julgue que o sistema não
contenha alguma cultura ou caso
julgue que o valor cadastrado
para certa cultura não está
adequado a suas necessidades.
F1, F2, F5
Ver culturas
cadastradas
Administrador,
usuário
O administrador ou usuário
poderá ver as culturas que
cadastrou no sistema.
F1, F2, F4,
F5, F6
Cadastrar
plantio
Usuário O usuário poderá cadastrar um
plantio sempre que realizar o
plantio de uma estufa,
informando a estufa que foi
plantada, qual a cultura plantada
e a data em que ocorreu o
plantio.
F1, F2, F3,
F4, F5, F7
Ver plantios
cadastrados
Usuário O usuário poderá visualizar os
plantios que realizou, sabendo o
que foi plantado em cada estufa e
em que data o planto aconteceu.
F1, F2, F3,
F4, F5, F7,
F8
Verificar
informações
Usuário O usuário poderá verificar
informações de sua propriedade,
verificando que cultura está
plantada em cada estufa, qual a
umidade adequada para aquela
cultura, qual a umidade lida pelo
sensor e se a válvula da estufa
está aberta ou fechada.
F1, F2, F7,
F9
Trocar senha Administrador, Tanto administradores quanto F1, F2, F10
66
usuário usuários poderão alterar sua
senha.
Recuperar
senha
Usuário O usuário poderá recuperar sua
senha em caso de esquecimento,
informando para isto seu login e
seu e-mail. O sistema enviará a
senha do usuário para o e-mail
informado desde que este seja
igual ao e-mail cadastrado no
sistema.
F1, F2, F11
Desconectar Administrador,
usuário
Tanto administrador quanto
usuário podem se desconectar do
sistema, sendo após isso
necessária uma nova sessão de
login para voltar a ter acesso ao
sistema.
F1, F2, F12
Detectar
umidade
Sensor O sensor de umidade fará leituras
da umidade do solo da estufa a
qual pertence.
F3, F13
Verificar
umidade
Servidor O microcontrolador enviará o
dado de umidade lido para o
servidor, que verificará, por meio
de uma comparação com seu
banco de dados, se o valor está
adequado. Se o valor estiver
próximo do nível crítico de
umidade, o microcontrolador
receberá com resposta que estufa
precisa ser irrigada. Caso a estufa
esteja sendo irrigada e o valor
lido for adequado, o sistema
alertará o microcontrolador que a
estufa já foi irrigada o suficiente.
F4, F5, F13,
F14
67
Abrir válvulas Microcontrolador O microcontrolador enviará um
sinal par abrir as válvulas das
estufas que precisam ser
irrigadas.
F14, F15
Fechar válvulas Microcontrolador O microcontrolador enviará um
sinal par fechar as válvulas das
estufas que já atingiram a
umidade adequada.
F15, F16
A Figura 43 apresenta o diagrama de casos de uso do sistema.
68
Figura 43 - Diagrama de casos de uso para o sistema.
Fonte: Autoria própria.
A seguir são apresentadas as expansões dos casos de uso citados anteriormente.
69
Quadro 21 - Casos de uso cadastrar usuário.
Caso de Uso: cadastrar usuário.
Atores: administrador.
Interessados: administrador, usuário.
Pré-condições: o usuário deve ter solicitado a implantação do sistema em sua propriedade.
Pós-condições: após um usuário ter sido cadastrado, estufas podem ser associadas ao mesmo. O
usuário recebera seu nome de login e senha e poderá acessar as opções do sistema.
Requisitos Correlacionados: F1
Fluxo principal:
1. O usuário tem o sistema implantado em sua propriedade.
2. O administrador acessa a página do sistema através de seu nome de login e senha.
4. O administrador cadastra o usuário informando um nome de login através da opção “cadastrar
usuário”.
5. O usuário recebe este nome de login e uma senha.
Tratamento de exceções:
Quadro 22 - Casos de uso login.
Caso de Uso: fazer login.
Atores: administrador, usuário.
Interessados: administrador, usuário.
Pré-condições: um usuário deve estar cadastrado para poder realizar login.
Pós-condições: após efetuado o login, administrador e usuário poderão acessar as opções do site
correspondentes a eles.
Requisitos Correlacionados: F1, F2
Fluxo principal:
1. O usuário ou administrador acessa a página do sistema.
2. O usuário ou administrador informa seu nome de login e senha.
4. O usuário ou administrador tem acesso as opções do sistema.
Tratamento de exceções:
2.a Caso o usuário não lembra sua senha, este deve entrar em contato com o administrador do
sistema.
70
Quadro 23- Casos de uso cadastrar estufas e sensores.
Caso de Uso: cadastrar estufas e sensores.
Atores: administrador.
Interessados: administrador, usuário.
Pré-condições: o usuário associado a estufa a ser cadastrada deve estar cadastrado.
Pós-condições: o usuário poder cadastrar plantios para aquela estufa.
Requisitos Correlacionados: F1, F2, F3
Fluxo principal:
1. O administrador acessa a página do sistema através de seu nome de login e senha.
2. O administrador cadastra uma estufa informando sua descrição e cadastra o sensor associado a
ela, selecionado a qual usuário a estufa pertence, através da opção “cadastrar estufas e sensores”.
Tratamento de exceções:
Quadro 24 - Casos de uso cadastrar cultura (administrador).
Caso de Uso: cadastrar cultura (administrador).
Atores: administrador.
Interessados: administrador, usuário.
Pré-condições:
Pós-condições: uma nova cultura estará cadastrada pronta para ser utilizada pelo usuário.
Requisitos Correlacionados: F2, F4
Fluxo principal:
1. O administrador acessa a página do sistema através de seu nome de login e senha.
2. O administrador cadastra uma nova cultura informando sua descrição e as umidades adequadas
para cada estágio de desenvolvimento através da opção “cadastrar cultura”.
Tratamento de exceções:
4.a Se a cultura a ser cadastrada já existe no banco de dados ela é atualizada com o valor de
umidade adequada informado, não acontecendo um novo cadastro.
Quadro 25 - Casos de uso cadastrar cultura (usuário).
Caso de Uso: cadastrar cultura.
Atores: usuário.
Interessados: usuário.
Pré-condições:
71
Pós-condições: uma nova cultura estará cadastrada pronta para ser utilizada pelo usuário.
Requisitos Correlacionados: F1, F2, F5
Fluxo principal:
1. O usuário acessa a página do sistema através de seu nome de login e senha.
2. O usuário cadastra uma nova cultura informando sua descrição e as umidades adequadas para
cada estágio de desenvolvimento através da opção “cadastrar cultura”.
Tratamento de exceções:
5.a Se a cultura a ser cadastrada já existe no banco de dados ela é atualizada com o valor de
umidade adequada informado, não acontecendo um novo cadastro.
Quadro 26 - Ver culturas cadastradas.
Caso de Uso: ver cultura cadastradas.
Atores: usuário, administrador.
Interessados: usuário.
Pré-condições: devem existir culturas cadastradas.
Pós-condições: o usuário ou administrador poderá visualizar as culturas disponíveis para seu
uso.
Requisitos Correlacionados: F1, F2, F6
Fluxo principal:
1. O usuário ou administrador acessa a página do sistema através de seu nome de login e senha.
2. O usuário ou administrador visualizar as culturas disponíveis na opção “ver culturas
cadastradas”.
Tratamento de exceções:
Quadro 27 - Casos de uso cadastrar plantio.
Caso de Uso: cadastrar plantio.
Atores: usuário.
Interessados: usuário.
Pré-condições: deve existir pelo menos uma estufa e uma cultura cadastradas.
Pós-condições: após realizado um cadastro de plantio, o sistema será apto a irrigar a estufa
plantada quando necessário.
Requisitos Correlacionados: F1, F2, F3, F4, F5, F7
Fluxo principal:
72
1. O usuário acessa a página do sistema através de seu nome de login e senha.
2. O usuário cadastra um plantio, selecionado qual estufa foi plantada, que cultura foi plantada e
qual foi a data do plantio através da opção “Cadastrar plantio”.
Tratamento de exceções:
Quadro 28 - Casos de uso ver plantios cadastrados.
Caso de Uso: ver plantios cadastrados.
Atores: usuário.
Interessados: usuário.
Pré-condições: deve existir pelo menos um plantio cadastrado.
Pós-condições: o usuário poderá visualizar os plantios que cadastrou.
Requisitos Correlacionados: F1, F2, F3, F4, F5, F8, F9.
Fluxo principal:
1. O usuário acessa a página do sistema através de seu nome de login e senha.
2. O usuário cadastra um plantio, selecionado qual estufa foi plantada, que cultura foi plantada e
qual foi a data do plantio através da opção “cadastrar plantio”.
Tratamento de exceções:
Quadro 29 - Casos de uso verificar informações.
Caso de Uso: verificar informações.
Atores: usuário.
Interessados: usuário.
Pré-condições: para poder verificar informações, pelo menos um plantio deve ter sido
cadastrado.
Pós-condições: o usuário poderá ver informações referentes aos plantios, como que cultura está
plantada em uma estufa, qual a umidade lida no momento pelo sensor e poderá verificar se
válvula daquela estufa está aberta ou não.
Requisitos Correlacionados: F1, F2, F7, F9
Fluxo principal:
1. O usuário acessa a página do sistema através de seu nome de login e senha.
2. O usuário verifica informações sobre os plantios através da opção “informações”.
Tratamento de exceções:
Quadro 30 - Casos de uso trocar senha.
73
Caso de Uso: trocar senha.
Atores: administrador, usuário.
Interessados: administrador, usuário.
Pré-condições: para redefinir a senha o usuário ou administrador deve informar a senha anterior.
Pós-condições: após redefinir a senha com sucesso o usuário ou administrador será logado no
sistema.
Requisitos Correlacionados: F1, F2, F10
Fluxo principal:
1. O usuário ou administrador acessa a opção “alterar senha”.
2. O usuário ou administrador informa seu nome de login, sua senha atual e a nova senha
desejada.
4. O usuário recebe uma mensagem informando que a senha foi alterada com sucesso.
Tratamento de exceções:
10.a Caso o nome de login informado esteja incorreto é apresentada uma mensagem informando
que aquele usuário não existe.
10.a.1Caso a senha atual informada esteja incorreta uma mensagem é apresentada informando
que a senha está incorreta.
Quadro 31 - Casos de uso recuperar senha.
Caso de Uso: recuperar senha.
Atores: usuário.
Interessados: administrador, usuário.
Pré-condições: para recuperar a senha o usuário deve informar seu nome de login e e-mail.
Pós-condições: após recuperar a senha com sucesso o usuário poderá acessar o sistema.
Requisitos Correlacionados: F1, F2, F11
Fluxo principal:
1. O acessa a opção “recuperar senha”.
2. O usuário informa seu nome de login e seu e-mail.
3. O usuário recebe uma mensagem informando que a senha foi enviada para o e-mail informado.
4. O usuário acessa seu e-mail recuperando sua senha.
Tratamento de exceções:
11.a Caso o nome de login informado esteja incorreto é apresentada uma mensagem informando
que aquele usuário não existe.
74
11.a.1Caso o e-mail informado seja diferente do cadastrado é apresentada uma mensagem
informando o usuário.
Quadro 32 - Casos de uso desconectar.
Caso de Uso: desconectar.
Atores: administrador, usuário.
Interessados: administrador, usuário.
Pré-condições: o usuário ou administrador deve estar conectado ao site.
Pós-condições: o usuário é desconectado do site.
Requisitos Correlacionados: F1, F2, F12
Fluxo principal:
1. O usuário ou administrador está logado no site.
2. O usuário ou administrador seleciona a opção “desconectar”;
4. Uma mensagem é apresentada na tela pedindo se a pessoa realmente deseja se desconectar do
site.
5. O usuário ou administrador é deslogado.
Tratamento de exceções:
Quadro 33 - Casos de uso detectar umidade.
Caso de Uso: detectar umidade.
Atores: sensor.
Interessados: sensor, microcontrolador.
Pré-condições: o sensor deve estar posicionado em uma estufa e devidamente cadastrado.
Pós-condições: o microcontrolador poderá enviar o valor de umidade lido para a verificação.
Requisitos Correlacionados: F3, F13
Fluxo principal:
1. O sensor detecta a umidade do solo.
2. O microcontrolador faz a conversão analógico/digital do valor lido para que este seja
verificado.
Tratamento de exceções:
Quadro 34 - Casos de uso verificar umidade.
Caso de Uso: verificar umidade.
75
Atores: microcontrolador.
Interessados: microcontrolador.
Pré-condições: o sensor deve estar posicionado em uma estufa e devidamente cadastrado para
detectar corretamente a umidade.
Pós-condições: após a verificação o microcontrolador estará apto a saber se a válvula referente a
estufa do sensor precisa ser aberta ou fechada.
Requisitos Correlacionados: F4, F5, F10, F14
Fluxo principal:
1. O sensor detecta a umidade do solo.
2. O microcontrolador faz a conversão analógico/digital do valor lido.
3. O microcontrolador envia este valor para o servidor, onde será comprado com valores do
banco de dados.
4. O servidor envia uma resposta ao microcontrolador dizendo se a válvula referente a estufa do
sensor lido precisa ser aberta ou fechada.
Tratamento de exceções:
Quadro 35 - Casos de uso abrir válvula.
Caso de Uso: abrir válvula.
Atores: microcontrolador.
Interessados: microcontrolador.
Pré-condições: o microcontrolador deve ter verificado que uma irrigação é necessária.
Pós-condições: a irrigação é iniciada.
Requisitos Correlacionados: F11, F15
Fluxo principal:
1. O microcontrolador fez a verificação da umidade lida e sabe que a válvula precisa ser aberta.
2. O microcontrolador envia um sinal para que a válvula seja aberta.
Tratamento de exceções:
Quadro 36 - Casos de uso fechar válvula.
Caso de Uso: fechar válvula.
Atores: microcontrolador.
Interessados: microcontrolador.
Pré-condições: o microcontrolador deve ter verificado que a estufa já atingiu a umidade
76
adequada.
Pós-condições: a irrigação é encerrada.
Requisitos Correlacionados: F12, F16
Fluxo principal:
1. O microcontrolador fez a verificação da umidade lida e sabe que a umidade adequada já foi
atingida e válvula deve ser fechada.
2. O microcontrolador envia um sinal para que a válvula seja fechada.
Tratamento de exceções: